07. 화학산업 특강 (sk energy 김동호 공장장)

석유화학산업

2015. 7.

강사 소개

김 동 호

• Chemical Engineering 전공 (전남대학원 석사)

• 87년 ㈜SK에너지 (유공) 입사

• 주요 경력

- Process Engineer

- Naphtha Cracker 공장 / 고도화공장 생산팀장

- 생산기술팀장/생산관리팀장

• 현재, SK에너지 No4CDU / No2FCC공장을 담당(공장장)하고 있음

• e-mail : [email protected]

Ⅴ. 인터뷰 및 Q&A

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요?

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요?

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요?

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요?

Contents

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요?

□ 배럴(Barrel) 이란 ?

□ 부피단위 이해

• 유조차 1대 분량 = 100~150 배럴 = 15,900 ~ 23,850 리터

• 국내 연간 석유소비량 (’14년) = 9억 배럴 (세계8위)

⇒ 상암월드컵 축구장 (1,500 만 배럴) : 60 개분

⇒ 국민 1인당 석유소비량 : 약 8.2 리터/일

(평균 물 섭취량 : 1.2 리터/일)

• 한 통의 분량을 의미하는 부피단위

• 1 배럴 = 158.984 리터 ≒ 4/5 드럼

• 1 갤론 = 3.8 리터

SOURCE : 한국석유공사, 석유이야기 만화

측정 단위

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요? 원유

□ 원유 : 탄화수소 화합물(주성분) + 황, 질소, 산소, 금속물질 등(불순물 1~3%)

유전의 생산 초기에는 석유 밑 물의 압력에 의해 분출 계속되는 석유생산으로 압력이 낮아지면 강제로 퍼 올림

□ 다양한 원유

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요? 매장량 분포

□ 석유는 ‘세계 경제의 혈액’으로 불릴 만큼 중요한 유한자원이나, 매장량의 50% 가량이 중동에 편중

• 석유 매장량은 신규유전 개발 및 생산기술의 개발로 지속 증가 추세를 보여 왔음. : ‘94년 약 1.1 조 배럴 → ‘14년 약 1.7조 배럴 (가채년수 : 약 52.5년)

• 지역별로는 중동 지역 감소와 중남미 지역 증가 추이가 두드러짐.

BP Statistical Review, 2014년 기준

※ Distribution of Proved Reserves in 1994, 2004 and 2014(Percentage)

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요? 국가별 매장량 및 생산량

□ 베네수엘라의 원유 매장량은 2,983억 배럴로 세계 최대이며, 이어 사우디 아라비아/ 캐나다/

이란/이라크 순의 매장 규모가 확인됨.

구분

중동 산유국 비 중동 산유국

국가명매장량

(억 배럴)생산량(천B/D)

국가명매장량

(억 배럴)생산량(천B/D)

1 Saudi Arabia 2,670 11,393 Venezuela 2,983 2,719

2 Iran 1,578 3,614 Canada 1,729 4,292

3 Iraq 1,400 3,285 Russia 800 10,838

4 Kuwait 1,015 3,123 U.S.A 485 11,644

5 UAE 978 3,712 Libya 484 498

6 Qatar 257 1,982 Nigeria 371 2,361

7 Oman 52 943 Kazakhstan 300 1,701

8 Yemen 30 145 China 185 4,246

9 Syria 25 33 Brazil 162 2,346

계 8,005 28,230 계 7,499 40,645

BP Statistical Review, 2014년 기준

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요? 지역간 원유 Balance

□ 주요 원유 부족 지역은 내수시장 규모가 큰 아시아, 미국, 유럽이며, 특히 아시아의 경우 타지역 대비수급불균형(소비 대비 생산 부족)이 매우 큰 상태임.

지역 생산(A) 소비(B) Balance(A-B)

Middle East 28,555 8,706 19,849

Europe & Eurasia 17,198 18,252 - 1,054

Afirca 8,263 3,800 4,463

S. & Cent. America

7,613 7,125 488

North America 18,721 23,347 - 4,626

Asia 8,324 30,856 - 22,532

Total 88,674 92,086 - 3,412

BP Statistical Review, 2014년 기준

(단위 : MB/D)

구분 국가 수요

1 USA 19,035

2 China 11,056

3 Japan 4,298

4 India 3,846

5 Brazil 3,229

6 Russia 3,196

7 Saudi Arabia 3,185

8 Korea 2,456

9 Germany 2,371

10 Canada 2,371

BP Statistical Review, 2014년 기준

※ 국가별 원유 소비량 (단위 : MB/D)

주1) Includes crude oil, shale oil, oil sands and NGLsExcludes liquid fuels from other sources such as biomass and coal derivatives.

주2) Consumption of fuel ethanol and biodiesel and derivatives of coal and natural gas are also included.주3) Differences between these world consumption figures and world production statistics

are accounted for by stock changes, consumption of non-petroleum additives

주1) 주2) 주3)

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요? Benchmark 원유

□ 미국 / 유럽 / 아시아 원유시장의 거래 가격의 기준이 되는 원유

• WTI (West Texas Intermediate) : 북미産 저유황 경질 원유, 미주 지역 원유가격 기준원유

• Brent : 북해産 저유황 경질 원유, 북해/지중해/아프리카 지역 원유가격 기준원유

• Dubai : UAE産 고유황 중질 원유, 중동지역 원유가격 기준원유

※ 3대 국제석유시장

• NYMEX (New York Mercantile Exchange) : 뉴욕상품거래소

• ICE (Intercontinental Exchange) : 런던 국제석유거래소

• 싱가포르 석유현물시장

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요? 원유 도입

□ 중동지역 ↔ 한국간 이송

□ 원유선 대형화

VLCC(Very Large Crude Carrier) : 70년대, 20 ~ 30만 톤 (150 ~ 220 만 배럴)

ULCC(Ultra Large Crude Carrier) : 90년대, 40만 톤 (300만 배럴)

중동 국가에 대한 원유 도입 비중 (’11년)- 국내 정유사 : 82%, SK Energy : 83%

중동 페르시아만 ↔ 울산 왕복 : 25,000 Km - 서울 ↔ 부산간 30회 왕복 거리

수송 소요 기간 : 약 45일- 울산출항→페르시아만 도착/선적→귀환→하역

※ 한국 일일 원유소비량 : 229 만 배럴 (약 30 만톤)

- VLCC 1척 분량 (체중 60 Kg × 약 500 만명)

- VLCC 1척 원유 가격 : 약 1,500 억원 (60$/bbl)

※ 2010. 4. 4일 소말리아 해적에 피랍된 삼호 드림호는 원유가 실린 VLCC임.

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요? 원유 도입

□ 원유하역

Ⅴ. 인터뷰 및 Q&A

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요?

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요?

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요?

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요?

Contents

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요? 석유정제원리

□ 정제 원리

원유 성분

- 주성분 : 탄소와 수소의 결합체인 탄화수소 화합물

- 불순물 : 황, 질소, 산소, 금속물질 등

탄화수소 비점차이에 의한 분류

- 원유를 가열하여 끓는점이 낮은 것부터 높은 것 순으로

차례로 증발/기화하면, 이것을 차례로 식혀서 용기에 담아

분류/저장함.

정제 공정

- 증류 공정

- 탈황 공정

- 분해/개질 공정

- 브렌딩 공정

석유 제품

- 휘발유, 등유, 경유, 중유, 아스팔트, 윤활유, LPG

- 납사 (Naphtha) : 석유화학원료

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요? SK 이노베이션 생산현황

□ 제품생산 공정 흐름도

원유

정제

시설

접촉개질시설

원유

256 등경유 탈황시설

중질유 탈황시설

중질유 분해시설

윤활유 생산시설

아로마틱 제품생산시설

올레핀 제품생산시설

합성수지 제품생산시설

석유제품

LPG

휘발유

등/경유

중유

아스팔트

화학제품

아로마틱

올레핀

합성수지

용제

LPG

납사

등/경유

중유

휘발유

등/경유

중유/아스팔트

등/경유, 휘발유

기유

벤젠, 톨루엔, 자일렌

합성수지

에틸렌/프로필렌

232

76

79

24

※ 물량기준 : ‘09년 생산실적※ 물량단위 : 석유/윤활유제품 (백만Bbl), 화학제품 (만Ton)

윤활유제품 7

(100%)

납사 : 35(14%)

5 ( 2%)

46 ( 18%)

128 (50%)

26 (10%)

9 ( 4%)

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요? 석유화학 연관분야

석유화학산업

자동차

- Interior / Exterior Materials

전자용

- Process Chemicals, etc.

조선 / 기계

- Paint & Coating, etc.

농업

음식/ 위생

섬유

- Synthetic Fiber, etc.

주택

- New Housing Materials

레저

- Functional Sports Equipment

□ 석유화학산업은 의식주와 관련된 각종 생활용품에서 전자, 자동차, 건설 등 주요 산업의

원재료를 생산/공급하는 핵심역할을 차지하고 있음

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요? 석유화학산업의 부가가치

SOURCE : 한국석유화학협회

□ Naphtha 0.18톤($80)으로 총 $9,000의 최종제품, 약 113배의 부가가치를 창출하는 산업

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요? 석유제품 수출

2위

석유제품$512억

3위

자동차$489억

1위

반도체$627억

4위

일반기계$485억

석유화학$483억

5위

출처 : 산업통상자원부 수출입 동향, 2014년

□ 석유제품은 전체 생산 물량의 70% 가량을 수출하고 있으며, 이는 지난해 우리나라 수출 매출액

기준으로 수출물품 중 2위에 해당할 정도로 국가 경제에 기여하고 있음.

Ⅴ. 인터뷰 및 Q&A

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요?

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요?

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요?

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요?

Contents

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요? 세계 에너지 수요전망

* BP Energy Outlook 2014

• ’35년까지 에너지 수요는 41% 증가 예상

경제성장, 인구증가

연평균 증가율은 1.5%

• 향후에도 화석연료 의존도 81%

에너지원 별 비중은 사실상 불변

신재생 에너지는 7% 까지 성장 예상

• 80% 이상의 에너지 수요증가는Non-OECD 국가에서 발생

연평균 증가율 OECD 0.2%, Non-OECD 2.3%

에너지 수요증가 국가는 중국과 인도

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요? 당면 과제

1. 석유는 지속적으로 공급 가능한가?

2. 석유를 대체할 에너지는 있는가?

3. 신재생 에너지는 경쟁력이 있는가?

4. 지구 온난화를 막을 수 있는가?

5. 가장 좋은 에너지 원은 무엇인가?

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요? 석유 탐사/개발 비용 증가

• 채굴이 용이한 원유는 더 이상 많지 않음. 심해/극지유전 개발 확대

• 심해 유전의 경우 시추공 당 1억 달러 이상 소요 (1,000미터 이상)

극지 유전 (Arctic Oil Field)심해 유전 (Deep Water Oil Field)

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요? 석유대체 에너지

• 유가 60~70 $/bbl 이상이면 최소 경제성 확보 가능

• 경제성 추가 개선을 위해서는 혁신적인 기술 개발 필요

* OGJ: Oil and Gas Journal, EIA: Energy Information Administration

0

3

2

4

1

석유

조 배럴

이미사용

EIA*

OGJ*

Oil Sand초중질유

Shale Oil 석탄(1조톤)

천연가스(10,000T ft3)

석유 대체 에너지ExxonMobil

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요? 신재생 에너지

’80 ’85 ’90 ’95 ’00 ’05 ’10 ’15 ’20 ’250

10

20

30

40

50

기존 전력판매 단가

발전 단가,

Cents/kWh

풍력

’90 ’95 ’00 ’05 ’10 ’15 ’20 ’250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

기존 전력판매 단가

발전 단가,

Cents/kWh

태양광

’80 ’85

0

2

4

6

8

10

’25’00 ’05 ’10 ’15 ’20

휘발유판매 단가

제조 원가,

$/gge (gasoline

gallon equivalent)

바이오 에탄올

• 유가상승 및 신재생 에너지 기술 개발을 통한 비용절감 지속 시 경제성 확보가능

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요? 온실가스 배출저감

• 온실가스 배출 저감을 위한 법률이 시행 됨.(‘14.11.19일 부)

• 한국 정유/석유화학 업체들은 이미 최고 수준의 에너지 효율성을 보유하고 있고

지속적으로 CO2 배출 저감 노력을 기울이고 있음.

한국 정유업계의 에너지 효율1)

(Energy Intensity Index)

89 8987

82 82

70

80

90

137

아태평균

일본평균

한국A社

한국B社

한국C社

4th Quartile(95~137)

3rd Quartile(88~95)

2nd Quartile

1st Quartile

* Solomon Associates Analysis, 2008. Energy Intensity Index = 에너지 사용량 / 표준에너지 사용량(’04년 전세계 평균)

CO2 배출 저감

에너지 효율 개선

• 공정 폐열 회수

• 저온 반응 촉매

청정 연료 사용

• LNG, H2 사용

시설 투자

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요? 에너지 절약

주거/상업용

발전용

산업용

수송용

부문 별 석유수요

수송용 석유수요

1. 불

2. 석유

3. 원자력

4. 수소/태양광

5.에너지 절약

2009년 1월

단위: 천조 BTU

수송분야의 혁신 필요

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요? 에너지 절약 - 전기자동차

• 전기자동차는 휘발유 차량 대비 1/10의 비용1)으로 운행 가능

1) 휘발유 $1.6/리터, 전기 $0.08/kWh 가정

2) 미국 자동차의 70%는 하루 평균 주행거리가 50 km 이하

전기

전기

전기

단위: 천대 전기자동차 판매 전망

내연기관자동차

하이브리드자동차

플러그인하이브리드2)

전기자동차

연비

10 km/L 20 km/L 40 km/L

Ⅴ. 인터뷰 및 Q&A

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요?

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요?

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요?

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요?

Contents

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요? 공장 야경

• 공장야경은 아름답지만 복잡한 기계장치로 구성된 공장은 대형사고 발생의 위험성이있기 때문에 공장 근로자들은 365일 24시간 동안 안전 최우선으로 근무하고 있음.

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요? 해외 사고

□ 주가 하락 (2개월간 △50%)

- 주가 60.48 29.20 달러

□ 브랜드 가치 추락 (△45%)

- 1,790억 990억원

□ 천문학적 비용 부담- 환경복구 및 피해 배상 : 187억$ (약21조원)

2010년 멕시코만 원유 유출사고

석유시추선 “Deepwater

Horizon”에 화재 발생

사망 11, 부상 17

원유 490만 배럴 유출

배관파열로 인한 누출로

증기운 폭발/화재 발생

화재로 인한 유독가스로

지역주민 15,000명 치료

2012년 Richmond Refinery 화재

□ 공장 복구 8개월 소요

□ 주민 피해보상 약 100억원

□ 5천명 이상 지역주민 피해보상 소송 中

• 대형 사고는 회사의 지속가능경영에 심각한 위협요인

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요? 국내 사고

• 잇따른 대형사고 발생으로, 국민적 관심과 지역사회의 요구사항이 크게 증대함.

구미 불산누출

(2012. 9)

5명 사망, 18명 부상

주민 피해보상금 약 380억원

G사 해양오염

(2014. 1)

투명/신속한 조치 미흡, 공장장 구속

시설복구 6개월 이상, 직접 복구비 400억원 추정

S사 원유탱크 누출

(2014. 4)

신속한 초동 대처

민관합동 조사결과, 시설투자 예상

세월호 참사

(2014. 4)

역대 최대 인명사고

매뉴얼 따로, 현장 따로

대형

사고

지속

적발

생

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요? 법규 강화

• 정부/국회는 화학물질 사고의 예방 및 사후관리 강화를 위해, 관련 법규 입법화

화학사고 발생 시 매출액 기준으로최대 5% 과징금 부과

장외영향평가 실시

위해관리계획의 지역사회 고지

화학물질관리법 (2015 시행) 산업안전보건법 (전면 개정)

원청회사 책임강화

- 협력회사 정비·보수작업 시 사고 책임

하청업체에 SHE 정보제공 의무화

- 협력회사에 화학물질 위험성, 주의사항

입법 추진 中

환경오염시설 통합관리에 관한 법률

- 인·허가 주기적 갱신

자원순환사회전환촉진법

- 폐기물 재활용 목표관리

환경오염피해 배상책임 및 구제에관한 법률 (2015 시행)

환경책임보험 가입 의무화

환경피해 무과실책임 부여

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요? SHE 패러다임 변화

• 사회/경제 발전에 비례하여, SHE에 대한 국민적/사회적 요구는 계속적으로 증가

『환경 관리(E)』 중요성 대두

1만불

국민 소득과SHE 관계

2만불 3만불

『안전 관리(S)』가 국가/사회적 이슈로 확산

『보건 관리(H)』 일반화

∙ 환경보호 적극 동참

∙ 환경시설 투자 확대

∙ 사회적 건강관리 요구 증대

∙ 국가 차원의 강력한 제도 도입- 직업병 원인조사 및 집단소송 등

∙ 안전사고를 사회적 문제로 재 조명

- 원인과 책임소재를 따지는 현상 급증- 법규위반 행위에 대한 배상요구 증대

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요? SHE 경영

• 글로벌 수준의 SHE 경영관리 시스템을 정립하고 체계적 위험성 평가/관리역량 확보

• SHE 관련 기준/절차 준수로 “SHE 최우선 경영” 문화 정착

[출처 : DNV GL Consulting Co. ]

【 SHE 추진모델 】 【 주요 활동 】

SHE 문화

위험성 관리

SHE 경영관리시스템

Loss

Time

시스템

글로벌 수준 SHE 경영체계 정립

- SHE방침 - 전사규정 – 사업장 절차전면 Upgrade 완료

- 운영요소 별 지속 Upgrade 중

문 화

SHE 기준/절차 준수문화 확립

- 全 사업장 Safety Golden Rules 운영

- 사고보고체계 정립 및 신상필벌 명확화

- SHE 기준/절차 이행성 감사기능 강화

역 량

체계적인 Risk 관리 역량 확보

- 글로벌 위험성평가체계 선제적 도입

- 엔지니어 SHE 역량강화교육 반복실시

3

1

2

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요? 세계최고수준의 안전기준 반영

• 글로벌 위험성 평가 체계

국내 회사들은 대부분 인/허가 충족 수준

사업성검토-설계-건설-운전-폐기 全 과정의 잠재 위험성을 실질적으로 도출/제거하는

글로벌 수준의 SHE/PSM 체계 구축/운영

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요? Reliability 운영 시스템

• 설비 고장 및 사고 방지를 위해서는 아래 사항을 지속 실현토록 함.

① System 내 운전/설비관리 Data Base 축적/활용

② 진단 기술/Tool을 통한 상세 해석

③ 그 결과를 전체 설비 관리 전략에 반영

업무 수행 절차나방법 오류 및 미흡

→ 사고로 연결

업무 수행 역량이나 능력 부족

→ 사고로 연결

업무에 임하는자세나 태도 불량

→ 사고로 연결

Reliability 의지속적인 개선,효과적 달성을위해 성과관리

• 사전 관리

• 사고 관리

• 변경 관리

• Equipment Strategy

• Problem Diagnosis & Solving

• Alignment

• Execution

• Renewal

• KPI

- 과정 지표

- 성과 지표

업무 Process 역량 관리 의식/행동양식 성과 관리

Ⅴ. 인터뷰 및 Q&A

Ⅳ. 석유화학공장은 안전한가요?

Ⅲ. 석유에너지는 영원할까요?

Ⅱ. 석유화학제품은 어떻게 만드나요?

Ⅰ. 석유는 가스일까요? 액체일까요?

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